丘陵地區(qū)城市空間形態(tài)變化研究

(成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院 四川 成都 610059)

一、研究區(qū)概況

達(dá)州市位于四川省東部，E106°39′-108°32′、N30°19′-32°20′，東西綿延177.5km，南北長(zhǎng)223.8km，幅員面積16591km2，人口102.5萬(wàn)人。研究區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，雨熱同季，冬季溫暖干燥，夏季炎熱多雨。區(qū)域內(nèi)地勢(shì)東北高西南低，地形復(fù)雜，海拔高差懸殊大，是典型的丘陵型城市。

二、因子提取

(一)人類活動(dòng)因子。以土地利用變化率代表人類活動(dòng)因子。研究中土地利用變化的速度主要是通過(guò)土地利用類型的時(shí)空變化進(jìn)行度量，它既可表征單一土地利用類型的時(shí)序變化，也可對(duì)區(qū)域土地利用動(dòng)態(tài)的總體狀況及其區(qū)域分異進(jìn)行分析[1]。表達(dá)式如下：

(1)

式中 Ua、Ub分別為研究期初及研究期末某一土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段長(zhǎng)。當(dāng)T設(shè)定為年時(shí),K為某一土地利用類型的變化率。[2]

在ArcGis軟件中，計(jì)算各類型土地利用面積及土地利用變化率，結(jié)果如下表所示。

表1 研究區(qū)域土地利用類型面積及其變化

(二)自然因子。選取坡度、坡向、相對(duì)高程、地表粗糙度代表自然因子。

人類活動(dòng)受坡度限制，坡度影響城市的建設(shè)與發(fā)展，在交通、經(jīng)濟(jì)及人類聚居方面影響很大，基于DEM數(shù)據(jù)，生成研究區(qū)坡度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)坡度最高為78.42°，最低為0°。

由于光照、溫度、雨量、風(fēng)速、土壤質(zhì)地等因子的綜合作用，坡向能夠?qū)χ参锇l(fā)生影響，從而引起植物和環(huán)境的生態(tài)關(guān)系發(fā)生變化。根據(jù)坡向的劃分，將地理坡向進(jìn)行重分類合并為四類，南為陽(yáng)坡、西、西南、東南為半陽(yáng)坡、東、東北、西北陰坡、北為半陰坡。結(jié)果顯示，研究區(qū)大部分地區(qū)屬于半陰坡和陽(yáng)坡。

在DEM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，采用相對(duì)高程計(jì)算公式Rel=E-Emin，其中Rel表示第i個(gè)格網(wǎng)的相對(duì)高差；E表示第i個(gè)格網(wǎng)單元的高程值；Emin 表示第i個(gè)格網(wǎng)單元所在的區(qū)域范圍內(nèi)的高程最低值。結(jié)果顯示，研究區(qū)相對(duì)高程最低為0m,最高為2276m。

地表粗糙度是特定區(qū)域內(nèi)地表表面積與其平面投影面積之比，同時(shí)地表粗糙度也是用于定義山地地表形態(tài)特征的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)地表粗糙度的定義，在DEM數(shù)據(jù)中可以轉(zhuǎn)換為每一個(gè)柵格單元的表面積與其投影面積(取值為1)的比值來(lái)提取研究區(qū)的地表粗糙度。按照國(guó)家對(duì)全國(guó)粗糙度等級(jí)、分為A、B、C、D四類。研究區(qū)地表粗糙度屬于B類，即指空曠田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)。

三、空間形態(tài)變化

(一)權(quán)重賦值。權(quán)重反映了不同影響因子對(duì)城市形態(tài)的重要程度。參考相關(guān)文獻(xiàn)，賦予不同因子權(quán)重。土地利用變化率、坡度、坡向、相對(duì)高程、地表粗糙度的權(quán)重分別為0.1189、0.1924、0.0973、0.1097、0.1189。

(二)城市空間形態(tài)變化圖。在 ArcGis 軟件中進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到達(dá)州市空間動(dòng)態(tài)變化圖。運(yùn)用自然烈點(diǎn)法將運(yùn)算結(jié)果分為五類，由小到大分別表示無(wú)變化、較低變化、低變化、高變化、較高變化。結(jié)果根據(jù)空間形態(tài)變化圖可以看出，城市的空間形態(tài)變化活躍的地方主要集在萬(wàn)源市、宣漢縣、通川區(qū)及城鎮(zhèn)化邊緣。達(dá)川區(qū)、開江縣、渠縣、大竹縣空間形態(tài)變化不顯著。城市的空間形態(tài)變化呈“北部高，南部低”的格局。

圖1 研究區(qū)城市空間形態(tài)變化

四、結(jié)論

(一)土地面積變化。研究區(qū) 1995-2015 年土地利用類型面積有較大變化。其中林地增加較大，共增加了23200hm2；面積顯著減少，共減少了25300hm2，這與1998 年以后國(guó)家實(shí)施天然林保護(hù)工程和退耕還林政策；耕地面積減少，共減少1600 hm2，與各級(jí)政府經(jīng)濟(jì)政策、土地政策、農(nóng)業(yè)政策等宏觀調(diào)控有密切關(guān)系；城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加，共增加3900 hm2，其原因主要是20年間快速城鎮(zhèn)化及城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的城市人口、用地規(guī)模的擴(kuò)張。水域和未利用地分別減少了2900 hm2和300 hm2。

(二)城市形態(tài)變化。由研究區(qū)城市空間形態(tài)變化圖(圖1)可以看出，萬(wàn)源市和宣漢縣空間形態(tài)變化最明顯。萬(wàn)源市和宣漢縣是國(guó)家級(jí)貧困縣，在國(guó)家扶貧政策下，土地利用類型變化引起了區(qū)域的形態(tài)變化。例如，在一系列土地利用的政策和措施下，逐步明確區(qū)域土地資源的主要用途；二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引起土地利用類型變化。通川區(qū)空間形態(tài)變化僅次于宣漢縣。通川區(qū)是達(dá)州市的中心城區(qū)，隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換和城市用地不斷擴(kuò)張空間形態(tài)變化較顯著。達(dá)川區(qū)、開江縣、渠縣、大竹縣空間形態(tài)變化不顯著。